Rester af bakterier og plankton i sedimentet er mikroskopiske tidskapsler, der indeholder information om havets temperaturer for millioner af år siden.
Klimaet efterlader spor i alt liv på jord: Temperaturer, vind, nedbør og fugtighed afgør, hvilke dyr og planter der kan leve. Noget liv bliver bevaret for eftertiden som fossiler, der bærer vidnesbyrd om, hvordan klimaet udviklede sig, millioner af år før mennesker kom til.
Selv de allermindste livsformer, mikroorganismerne, er tilpasset det klima, de lever i. Pollen, plankton, bakterier og andre mikrober er igennem Jordens historie blevet aflejret i jorden under os. I dag finder palæoklimatologer de mikroskopiske fossiler i sedimenter, hvor de er som tidskapsler, hvis kemiske sammensætninger afspejler det klima, de blev dannet i.
Sedimentet borer forskerne for eksempel op fra havbunden. ”Når vi filtrerer sedimentet fra i en borekerne, er der organiske partikler tilbage, som ikke kan ses med det blotte øje.”
Nogle af partiklerne har kemiske fingeraftryk, der fortæller noget om, hvordan fortidsklimaet var,” fortæller Kasia Sliwinska, der er seniorforsker ved De Nationale Geologiske Undersøgelser for Danmark og Grønland (GEUS).
Vi lærer af fortiden
Kasia Sliwinska studerer kemiske sammensætninger af mikrofossiler fra havbunden for at finde ud af, hvordan klimaet forandrede sig i tre palæoklimatiske perioder:
- Miocæn, der dækker en periode for cirka 23 til 5 millioner år siden
- Oligocæn, der dækker en periode for cirka 34 til 23 millioner år siden
- Eocæn, der dækker en periode for cirka 56 til 34 millioner år siden
I de tre epoker gennemgik Jorden meget varierede klimaforhold, fra istider til nutidens mellemistid. Indimellem var der korte perioder med ekstrem opvarmning – de perioder kaldes klimatiske optima (optima, bøjning af det latinske ord optimum = ‘det bedste’).
Fortidens klimatiske optima er særligt interessante i vores tid, hvor der sker en global opvarmning, og det er lærerigt for os at vide noget om, hvad der tidligere er sket med klimaet i perioder med opvarmning. Den information kan blandt andet bruges i modelleringer af fremtidens klima. (Læs mere om klimamodeller.)
Klimamodellerne giver os viden om, hvordan vi bedst indretter os i fremtiden. Kasia Sliwinskas og hendes fagfællers analyser af mikroskopiske fossiler kan altså være med til at kvalificere ganske store beslutninger.
Som snefnug, der daler
Kasia Sliwinska leder efter rester af plankton, bakterier og andre organismer, der er bevaret i havsedimenternes lag med de ældste nederst og de yngste øverst. Hvordan det præcis foregår, kan du læse mere her. Mikrofossilerne har den fordel, at de – i modsætning til større fossiler – findes i rigelige mængder. I mange tilfælde finder forskerne tusindvis i en sedimentprøve på størrelse med en spiseske.
Et af de mikrofossiler, Kasia Sliwinska er specialiseret i, kommer fra dinoflagellater. Dinoflagellater er forskellige arter af plankton, der primært lever i havets overflade som encellede organismer med en helt særlig egenskab: Dinoflagellater danner skaller omkring sig for at beskytte sig
Skallerne hedder dinocyster. Når dinoflagellater ikke længere har brug for deres dinocyster, smider de dem, som slanger skifter ham. Skallerne lander på bunden af havet og bliver med tiden til mikrofossiler.
“Det er som snefnug, der daler. De bliver begravet i sediment, og der bliver de bevaret i millioner af år,” fortæller Kasia Sliwinska.
Dinocyste under et mikroskop. Den specifikke art har den latinske betegnelse Polysphaeridium zoharyi. I dag findes arten kun sydpå i varmere havvand end på vore breddegrader. Sidst, den var i Nordsøen, var for 15 millioner år siden, da den globale gennemsnitstemperatur var 7-8 grader højere end i dag (læs mere om dinocyster her). Da temperaturen faldt, forsvandt Polysphaeridium zoharyi fra Nordsøen, viser sedimentanalyser. Dinocyster er typisk 15-100 mikrometer (μm), svarende til 0,015-0,1 millimeter. De analyseres på samme måde, som forskerne analyserer pollen i sediment.
Palæoklimatologen studerer dinocysternes skaller i laboratoriet. Hendes analyser fortæller noget om, hvor og hvornår palæoklimatiske forandringer har opvarmet eller afkølet havets overfladevand. Bestemte arter af dinoflagellater trives nemlig bedst i koldere vand, mens andre har brug for varmere omgivelser. Sammensætningen af dinocyster i sedimentet er derfor proxyer for temperaturen i fortidens havoverflade. (I tvivl om, hvad en proxy er? Så bliv klogere her.)
Fingeraftryk fra fortiden
Mens dinocysterne fortæller Kasia Sliwinska, hvordan temperaturerne har svinget op og ned, bringer en anden type marine fossiler hende på sporet af, præcis hvor varmt eller koldt havvandet var. Rester af arkæer, som er en type bakterier, bærer vidnesbyrd om de præcise temperaturer.
Arkæerne er omgivet af en hinde – en membran. Den består af fedtstoffer kaldet lipider. Når havets temperaturer stiger eller falder, ændres de kemiske bindinger i lipidmolekylerne.
“Ligesom menneskers hud beskytter kroppen, beskytter membranen bakteriens celle, så den kan overleve. Membranen gør alt, hvad den kan, for at optimere cellens livsbetingelser. Hvis havvandet bliver varmere eller koldere, ændrer den struktur for at holde cellen varm eller køle den ned,” forklarer Kasia Sliwinska.
Når arkæerne dør, falder deres membraner til bunds i havet og bliver begravet i sedimentet. Lipidmolekylerne er så stabile, at de holder i millioner af år. Kasia Sliwinska kan derfor bruge deres kemiske struktur som proxyer for havets temperaturer.
“Lipiderne er som fingeraftryk, der er meget velbevarede i sedimentkernerne,” fortæller Kasia Sliwinska.
Et klimatisk puslespil
Analyser af dinocyster og lipider fra arkæer er forbundet med usikkerhed, blandt andet fordi mikrofossilernes kemiske sammensætning ikke kun er bestemt af havvandets temperaturer, men også af andre forhold, såsom vandets indhold af salt og næringsstoffer. Derfor giver de enkelte analyser ikke i sig selv svar på, hvordan klimaet var i fortiden. Men de er vigtige brikker i det store palæoklimatiske puslespil.
“Vi har brug for en kombination af metoder og forskellige typer fossiler,” forklarer Kasia Sliwinska, som fortsætter arbejdet med at føje nye brikker til det store palæoklimatiske puslespil, så vi bedre kan forberede os på fremtidens klima.
